新型煤粉熄滅技術

參考第五節新型煤粉熄滅技術一．兩級熄滅和MACT熄滅技術兩級熄滅是把熄滅所需求的空氣量兩段送入爐膛，第一級的空氣量大約為80%左右，從熄滅器的下部送入；第二級的空氣量大約為20%左右，從熄滅器的上部送入，兩級噴口之間的間隔為1.5～2米。采用兩級熄滅方式，主要用于降低ＮOx的生成量。我國電站中已采用這種技術。采用兩級熄滅法，在熄滅中心區(第一段熄滅區)過量空氣系數小于1，為缺氧熄滅。由于燃料不能完全熄滅，火焰溫度比較低，因此溫度型ＮOx的生成量減少；同時，由于缺氧，燃料型ＮOx的生成量也減少。當第二級空氣送入后，因爐膛的冷卻作用，火焰溫度已降低。因此，在第二段熄滅區域中，雖然過量空氣系數大于1，火焰中有剩余氧存在，但因溫度低，燃料型和溫度型ＮOx的生成量都大幅度降低。采用兩組級熄滅法，應保證第二級空氣與燃盡區火焰的混合良好，否那么將呵斥不完全熄滅；一次熄滅區內由于缺氧，構成復原性氣氛，這將使灰熔點降低，不僅容易引起結渣，還會產生腐蝕；由于熄滅分段進展，火焰拉長，假設組織不好，焦炭難以燃盡，還會引起爐膛出口處的受熱面結渣。這些問題應運轉中引起留意。日本三菱公司在PM型熄滅器的根底上，進一步開展了爐內三級熄滅的低ＮOx熄滅技術(MACT)。即在主熄滅器的上二次風OFA噴口上部設置一層附加空氣AA，在主熄滅區生成的ＮOx到達OFA區時，由于缺氧又被復原成N2。據資料引見，MACT熄滅技術可將ＮOx控制在60～150PPm內。

二．寬調理比熄滅器寬調理比熄滅器實踐上也是一種濃、淡型煤粉熄滅器。這種熄滅器的主要性能是在低負荷下，不投油依然能穩定熄滅。故其對鍋爐負荷變化時的熄滅調理范圍比較寬。圖寬調理比熄滅器

在一次風入口部位銜接一個彎頭，作為煤粉濃縮器。一次風管內設置一塊隔板，把一次風管分為上、下兩部分。一次風噴口分為上、下兩個可調角度的噴口。當煤粉氣流經過彎頭時，一次風管隔板上部的通道中構成濃煤粉氣流，而在隔板下部的通道中構成淡煤粉氣流，這兩股煤粉氣流徑上，下兩個噴口射入爐膛。寬調理比熄滅器寬調理比熄滅器噴口構造特點是在噴口出口處裝有擴流器。擴流錐可以添加一次風氣流和回流煙氣的接觸面；三角形擴錐出口的翻邊對添加高溫煙氣的回流作用很大。有的實驗闡明，這種熄滅器可在20%負荷下不投油穩定熄滅。第七節油熄滅器油熄滅器除了用于燃油鍋爐外，燃煤鍋爐通常都裝有油熄滅器。燃煤鍋爐冷態啟動時，爐溫很低，直接投入煤粉不易著火，故首先投入油熄滅器，用于爐膛升溫并堅持穩定熄滅，經過幾小時的加熱，爐膛溫度升高后，再投入煤粉。此外，在鍋爐低負荷運轉時，由于爐膛溫度降低，煤粉著火不穩定，火焰發生脈動，這時也需求投入油熄滅器來穩定熄滅。一．油熄滅的特點電站鍋爐燃用的油通常為重油，其熄滅特點是：首先用霧化噴嘴將重油霧化成很細小的霧狀液滴群〔即油霧〕，經過受熱、蒸發，成為氣態燃料。當氣態燃油與空氣混合并到達著火條件時，便開場著火。液體燃料的著火溫度比其氣化溫度高得多，油滴在氣化后才開場著火熄滅，所以液體燃料的熄滅實踐上轉變為均相熄滅。其著火與燃盡自然比煤粉容易得多。為了提高熄滅效率，必需保證油的霧化質量，即霧化后的液滴應細而均勻，并使液滴氣化后迅速而均勻地與空氣混合，防止火焰根部缺氧產生碳黑。當然，也應盡能夠實現低氧熄滅，以減少ＳＯ2向ＳＯ3的轉換的時機，即減少ＳＯ3的轉換率，降低煙氣中硫酸蒸汽的濃度，減輕低溫腐蝕。同時，也可減少ＮＯx的生成量。油熄滅器包括油噴嘴和調風器。油噴嘴的作用是把燃油霧化成細小的油霧群，并堅持一定的霧化角與空氣相交混合，油霧中心區構成回流區，卷吸熱煙氣，加熱油霧。調風器的作用是組織油熄滅時的空氣供應，并使空氣與油霧充分混合。由于油霧熄滅時要求早期混合劇烈，因此通常采用旋流葉片，使一次風產生劇烈旋轉，促進油霧與空氣的混合。二．油噴嘴按照油的霧化方式，油噴嘴分為壓力霧化式、蒸汽霧化式、空氣霧化式等。1．壓力霧化式油噴嘴將具有一定壓力的燃油在油噴嘴內產生的高速旋轉，從油噴嘴射出后，油膜被撕裂，構成霧狀小液滴。這種油噴嘴由霧化片、旋流片、分油嘴組成。壓力油經分油嘴小孔集合到一個環形槽中，均勻分配到旋流片的切向槽中，再進入旋流片中心的旋渦室，此時壓力油便產生高速旋轉，然后從霧化片的中心孔噴出后，在旋轉力的作用下，抑制了油的外表張力，被撕碎成細小的油滴，構成了具有一定霧化角的圓錐狀油霧。簡單機械霧化油噴嘴的噴油量是油壓來調理的。壓力小，流量隨著變小，但此時霧化質量差。但這種油噴嘴構造及調理比較簡單，適用于點火用油熄滅器。回油式機械霧化油噴嘴回油式機械霧化油噴嘴的主要特點是在分流片上有回油孔。回油孔的作用是讓一部分油在噴出油噴嘴前，從旋渦室前往回油管路，用以調理噴油量。分流片中心有回油孔的稱為集中大孔回油噴嘴；分流片上有分散小回油孔的稱為分散小孔回油噴嘴。這種油噴嘴的調理特點是進油量可堅持不變，只調理回油量就能改動噴油量，因此霧化質量不受噴油量變化的影響。3．蒸汽霧化油噴嘴蒸汽霧化油噴嘴它是利用高速蒸汽氣流的放射使燃油霧化，噴嘴頭上有油孔、汽孔和混合孔，構成“Ｙ〞形噴嘴。油壓普通為0.5～2.0ＭＰa，汽壓普通為0.6～1.0ＭＰa。油與蒸汽在混合孔內相互撞擊，構成乳化形狀的汽混合物，再噴入爐內便霧化成細小油滴。為了使空氣和油霧很好地混合，噴嘴頭上裝有多個油孔。為了減少汽耗量與便于控制，蒸汽壓力堅持不變，而用調理油壓的方法來改動噴油量。三．平流式調風器鍋爐燃油時同樣也需求合理組織配風。這一義務由調風器來完成。油熄滅器的調風器型式很多，普遍運用的有平流式調風器和文丘里調風器以及旋流式調風器。平流式調風器二次風平行于調風器的軸線流動，為了加強后期混合，風速很高，約有50～70米/秒。一次風經過固定式旋流葉片劇烈旋轉，以滿足火焰根部油霧與空氣的混合并產生中心回流區。既提供了著熾熱源，又防止產生碳黑。文丘里調風器是平流式調風器的另一種型式，其特點是空氣流經一個縮放形的文丘里管時，在喉部與調風器入口端產生了較大的靜壓差，因此可根據此靜壓差，比較準確地控制過量空氣系數。在負荷變化時，這種調風器熄滅調理的順應性較強。平流式調風器的構造簡單，操作方便，能自動控制風量，較適宜于大型電站鍋爐。四．評價爐膛構造的參數1．爐膛構造著火穩定性參數影響著火的要素很多，熄滅器配風方式、風溫、風量、風速、煤粉細度、過量空氣系數、爐內溫度、尤其是煤質本身的著火性能等，從爐膛構造要素來看，主要有兩個參數：爐膛斷面熱強度qA

式中：A---爐膛斷面積，通常用熄滅器區域的爐膛程度斷面面積表示。B—燃煤量。

--燃料的低位發熱量(即遭到基發熱量)斷面熱強度qA是影響熄滅器區域溫度程度的主要特性參數。當鍋爐容量和參數一定，qA值過大，就闡明爐膛周界過小，所能布置的水冷壁管子根數就少。在熄滅器區域，由于熄滅放熱比較集中，假設沒有足夠的水冷壁吸收熄滅釋放的熱量，就會導致火焰溫度很高，以致于當煙氣中的灰渣接近爐壁時，未能得到充分冷卻，而引起結渣。但此時有利于穩定著火。相反，qA過小，那么闡明爐膛周界過大，可以布置的水冷壁管根數添加。這時有利于減輕結渣，減少污染物的生成量。但由于熄滅器區域的溫度程度低，因此不利于穩定著火。因此，對于著火性能比較差，而灰熔點比較高的低反響煤，希望選擇較大的qA值。對于灰熔點比較低，而著火性能比較好的煤，希望選擇較小的qA值。我國100MW～300MW固態排渣煤粉爐的qA值普通在3～4.5MW/m2范圍內。隨著鍋爐容量的添加，qA值相應添加。這是由于當容量添加時,爐膛斷面積相對于單位蒸發量有減小的趨勢。對國內鍋爐的統計結果闡明，qA值隨鍋爐容量的變化關系如圖6-12。曲線1適用于燃用普通煙煤和敷設圍燃帶燃用無煙煤的鍋爐。曲線2適用于燃用不結渣的煙煤、貧煤的鍋爐。曲線3適用于燃用褐煤的鍋爐。控制qA值，主要是為了獲得適當的熄滅器區域的熱強度。而影響熄滅器區域熱強度的要素還有熄滅器區域的壁面熱強度。熄滅器區域的壁面熱強度qR，qR也是影響熄滅器區域溫度程度的主要特性參數。有時也用來思索熄滅器區域水冷壁內產生膜態沸騰的能夠性。qR的數值，可用爐內總輸入熱量除以爐膛周界與熄滅器區域域高度的乘積來表示。當熄滅器區域布置有圍燃帶時,上述數值還應思索圍燃帶的影響。qA與qR對調整熄滅器區域的熱強度是共同起作用的。由于爐膛周界受熄滅穩定性和蒸發受熱面布置的限制無法調整時，如需燃用結渣性強的煤，可適當降低qR值，便能起到一定的調和矛盾的作用。詳細方法是將熄滅器沿爐膛高度方向拉長，或增大熄滅器噴口的間距，即可降低熄滅器區域的壁面熱強度。因此，對于一定煤種，應堅持qA＋qR＝定值。我國科研單位把這一關系定義為：爐膛構造著火穩定性指數。JW=qA+qR對100MW～300MW的鍋爐機組，Jw值處于4.5～9MJ/(m2h)。Jw越大，保證著火穩定性的程度越大。2．爐膛構造燃盡性參數影響煤粉在爐內燃盡的要素很多，熄滅器配風條件、熄滅器區域的構造、火焰在爐內的充溢度、煤粉的充溢度等，但主要要素是煤質的熄滅特性與煤粉在爐內的停留時間。表達在爐膛構造上，那么是爐膛容積和爐膛外形。可用兩個參數來表示。隨著鍋爐容量增大，qv呈下降趨勢。這是由于燃煤量增大后，要求保證燃料在爐內有足夠的停留時間，因此必需增大爐膛容積。與此同時，又要布置足夠的水冷壁來冷卻煙氣，并防止水冷壁管內出現傳熱惡化。但是容積與幾何尺寸的三次方成正比，而壁面積與幾何尺寸的二次方成正比，因此容積的增長速度比壁面積要快，為了布置足夠的水冷壁，爐膛容積相對地增長得多。因此，當容量增大時，qv呈下降趨勢。根據統計數據，qv隨鍋爐容量的變化關系如圖6-13。圖中曲圖容積熱負荷與鍋爐容量關系線１適用于燃用煙煤和無煙煤〔有圍燃帶〕的鍋爐。曲線２適用于燃用不結渣的煙煤、貧煤。曲線３適用于燃用褐煤的鍋爐。(2)燃料在爐內的停留時間單純用qv表示停留時間有缺乏之處。由于大型鍋爐的熄滅器高度達10米以上，熄滅器區域所占容積很大，要保證最上層一次風中煤粉完全熄滅，起決議作用的是上排一次風噴口中心至爐膛出口〔大屏下端〕的間隔，如圖6-32。其次是爐膛外形。即與爐膛斷面積、燃料量、煙氣量有關。燃料在爐內的停留時間可用下述關系表示：θLL——實際熄滅溫度，℃；對于100MW～300MW的鍋爐機組，燃盡時間普通處于1.5～2.8秒之間。煤粉燃盡時間應等于煤粉在爐內的停留時間，因此，燃料在爐內的停留時間越長，燃盡程度越高。對于不同的爐膛外形，當燃用的煤質相近時，在容量相近的條件下，L值可以不同